{"id":25209,"date":"2021-05-25T09:44:14","date_gmt":"2021-05-25T09:44:14","guid":{"rendered":"https:\/\/react2020.eu\/2021\/05\/25\/el-papel-de-las-bombas-de-calor-y-el-almacenamiento-de-energia-en-react\/"},"modified":"2021-05-25T13:33:37","modified_gmt":"2021-05-25T13:33:37","slug":"el-papel-de-las-bombas-de-calor-y-el-almacenamiento-de-energia-en-react","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/react2020.eu\/es\/2021\/05\/25\/el-papel-de-las-bombas-de-calor-y-el-almacenamiento-de-energia-en-react\/","title":{"rendered":"El papel de las bombas de calor y el almacenamiento de energ\u00eda en REACT"},"content":{"rendered":"\n

Introducci\u00f3n <\/h2>\n\n\n\n

La transici\u00f3n hacia una econom\u00eda el\u00e9ctrica impulsada por energ\u00edas renovables afectar\u00e1 a todas las partes de nuestra sociedad. Las nuevas tecnolog\u00edas y las soluciones innovadoras desempe\u00f1ar\u00e1n un papel fundamental para posibilitar esta transici\u00f3n. La red el\u00e9ctrica, la microgeneraci\u00f3n de energ\u00eda y la electrificaci\u00f3n del calor, y tambi\u00e9n el transporte requerir\u00e1n la adaptaci\u00f3n de los sistemas de suministro y distribuci\u00f3n existentes, de un sistema centralizado a una red inteligente m\u00e1s descentralizada, con flujos bidireccionales de energ\u00eda e informaci\u00f3n. Un desaf\u00edo clave es c\u00f3mo lidiar con la intermitencia de las energ\u00edas renovables, como la energ\u00eda e\u00f3lica y solar, mediante el cambio inteligente de nuestros patrones de demanda de energ\u00eda para que coincidan con el suministro de energ\u00eda, asistido por el uso de almacenamiento de energ\u00eda t\u00e9rmica y el\u00e9ctrica. <\/p>\n\n\n\n

Bombas de calor <\/h2>\n\n\n\n

En una econom\u00eda el\u00e9ctrica futura basada en energ\u00edas renovables, las bombas de calor proporcionan el medio m\u00e1s eficiente de utilizar electricidad generada de forma renovable para suministrar calefacci\u00f3n y refrigeraci\u00f3n a los edificios. Para comprender c\u00f3mo funciona una bomba de calor, es \u00fatil comprender la relaci\u00f3n entre el calor y la temperatura. El flujo de calor en el entorno natural est\u00e1 impulsado por las diferencias de temperatura. Una gran cantidad de calor se almacena en dep\u00f3sitos de energ\u00eda naturales de baja temperatura, como el aire, el suelo y las masas de agua como r\u00edos, lagos y estanques. Estas fuentes pueden considerarse renovables, porque son calentadas naturalmente por el sol y la energ\u00eda geot\u00e9rmica. <\/p>\n\n\n\n

Las bombas de calor funcionan utilizando energ\u00eda el\u00e9ctrica para \u201cbombear\u201d calor desde estos dep\u00f3sitos de baja temperatura y llevarlo como calefacci\u00f3n \u00fatil a una temperatura m\u00e1s alta donde se necesita. En algunos casos, la direcci\u00f3n de la bomba de calor puede invertirse para proporcionar refrigeraci\u00f3n, a menudo consumiendo menos energ\u00eda el\u00e9ctrica que cuando se calienta porque funciona en la misma direcci\u00f3n que el flujo natural de calor (en este caso, de un ambiente interior de mayor temperatura a un ambiente exterior de temperatura m\u00e1s baja). <\/p>\n\n\n\n

En edificios, la mayor parte de nuestra demanda de energ\u00eda t\u00e9rmica es para calentar o enfriar espacios, con el fin de mantenernos c\u00f3modos, o para usar agua caliente para cocinar, limpiar y lavar. Las ubicaciones geogr\u00e1ficas de las islas que son el foco del proyecto REACT tienen una combinaci\u00f3n de edificios de propiedad comunitaria y privada, cada uno con requisitos muy diferentes de energ\u00eda t\u00e9rmica. Como resultado, la provisi\u00f3n de esta energ\u00eda t\u00e9rmica requiere diferentes tipos de bombas de calor seg\u00fan la ubicaci\u00f3n y el tipo de edificio. <\/p>\n\n\n\n

Lugares para mostrar REACT <\/h2>\n\n\n\n

El proyecto REACT incluye tres islas de demostraci\u00f3n: Inis M\u00f3r, perteneciente a un peque\u00f1o grupo de islas conocidas colectivamente como las Islas Aran, en el oeste de Irlanda; La isla de San Pietro, ubicada en el mar Mediterr\u00e1neo frente a la costa suroeste de Cerde\u00f1a, Italia; y la isla de La Graciosa, la m\u00e1s peque\u00f1a y menos poblada de las Islas Canarias espa\u00f1olas. Cada una de estas tres islas tiene caracter\u00edsticas clim\u00e1ticas diferentes, como se muestra en la Ilustraci\u00f3n 1. <\/p>\n\n\n\n

Inis M\u00f3r es una muestra t\u00edpica de un clima del norte de Europa, en el que la demanda de energ\u00eda t\u00e9rmica durante todo el a\u00f1o est\u00e1 dominada por la calefacci\u00f3n en invierno en lugar de la refrigeraci\u00f3n en verano. Los edificios residenciales tienden a tener sistemas de calefacci\u00f3n a base de agua, que entregan calor al espacio interior a trav\u00e9s de emisores como radiadores o calefacci\u00f3n por suelo radiante. Los sistemas de calefacci\u00f3n a base de agua son altamente efectivos porque el agua tiene una alta densidad energ\u00e9tica en comparaci\u00f3n con el aire y se puede utilizar para suministrar grandes cantidades de calor en peque\u00f1os vol\u00famenes o para almacenar para su uso posterior. <\/p>\n\n\n\n

Las bombas de calor de fuente de aire y de fuente terrestre son adecuadas para la integraci\u00f3n con sistemas de calefacci\u00f3n a base de agua en edificios residenciales o comerciales. Las bombas de calor aire-agua (ATW), en particular, se pueden instalar f\u00e1cilmente como <\/span><\/span>sustitutas<\/span><\/span> de las <\/span><\/span>antiguas <\/span><\/span>calderas de combustibles f\u00f3siles. En las islas Aran, se han instalado bombas de calor ATW en muchos hogares en los \u00faltimos a\u00f1os como parte de la iniciativa Energ\u00eda limpia para las islas de la UE para reducir los costes energ\u00e9ticos y la dependencia de las islas costeras en las importaciones de combustible<\/span><\/span> [1]<\/a>. Al igual que las calderas, las bombas de calor ATW tambi\u00e9n pueden proporcionar agua caliente para uso dom\u00e9stico. Las bombas de calor ATW a menudo se instalan con un cilindro de agua caliente que se puede calentar cuando el costo de la electricidad es bajo, antes de los per\u00edodos de m\u00e1xima demanda.<\/span><\/span> <\/span><\/p>\n\n\n\n

La isla de San Pietro es t\u00edpica de un clima mediterr\u00e1neo, con una alta demanda de refrigeraci\u00f3n durante el verano. Las casas residenciales a menudo est\u00e1n equipadas con contraventanas para mantener fresco el espacio interior cuando el calor del sol es m\u00e1s intenso, y muchos edificios tambi\u00e9n tienen sistemas de aire acondicionado el\u00e9ctricos. Para edificios peque\u00f1os y medianos, estos sistemas tienden a basarse en bombas de calor aire-aire (ATA), que enfr\u00edan el aire directamente sin necesidad de circulaci\u00f3n de agua. El calor se extrae del aire en el espacio habitable y se expulsa al exterior. La mayor\u00eda de los sistemas de bomba de calor ATA tambi\u00e9n tienden a ser reversibles y se pueden configurar para proporcionar calefacci\u00f3n en invierno cambiando la direcci\u00f3n del flujo de calor. <\/p>\n\n\n\n

A diferencia de San Pietro y las Islas Aran, la Isla La Graciosa se encuentra en una parte del Oc\u00e9ano Atl\u00e1ntico que experimenta temperaturas estacionales muy suaves con poca variaci\u00f3n a lo largo del a\u00f1o; como resultado, es poca energ\u00eda la necesaria para la refrigeraci\u00f3n en verano o la calefacci\u00f3n de espacios en invierno. Para esta isla, la mayor parte de la demanda de energ\u00eda t\u00e9rmica en los edificios es para calefacci\u00f3n de agua caliente sanitaria. <\/p>\n\n\n\n

\"\"
Ilustraci\u00f3n 1: Variaciones anuales de temperatura exterior para las tres islas de demostraci\u00f3n REACT, basadas en datos de las Refs [2-4]<\/a>. Las bandas sombreadas m\u00e1s oscuras indican rangos m\u00ednimos-m\u00e1ximos diarios t\u00edpicos, mientras que las bandas sombreadas m\u00e1s claras indican rangos m\u00ednimo-m\u00e1ximo semanales.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

Almacenamiento de energ\u00eda y respuesta a la demanda <\/h2>\n\n\n\n

Los sistemas de bombas de calor, junto con las tecnolog\u00edas de almacenamiento de energ\u00eda, permiten compensar el momento en que se consume la energ\u00eda de calefacci\u00f3n o refrigeraci\u00f3n con el momento en que se genera la energ\u00eda el\u00e9ctrica. Este es un concepto central de lo que se denomina gesti\u00f3n del lado de la demanda o respuesta a la demanda, que permite maximizar la fracci\u00f3n de la demanda de energ\u00eda que se puede satisfacer mediante fuentes de energ\u00eda renovables intermitentes. <\/p>\n\n\n\n

La Ilustraci\u00f3n 2 muestra tres trayectorias de flujo mediante las cuales las bombas de calor y el almacenamiento de energ\u00eda se pueden utilizar para desacoplar el lado de la oferta y el lado de la demanda del uso de energ\u00eda t\u00e9rmica en los edificios. Cada ruta representa una secuencia diferente para la generaci\u00f3n, conversi\u00f3n, almacenamiento y consumo de energ\u00eda. <\/p>\n\n\n\n

En la ruta de flujo de energ\u00eda A, la energ\u00eda el\u00e9ctrica generada a partir de fuentes renovables se almacena primero en una bater\u00eda el\u00e9ctrica antes de ser convertida en energ\u00eda t\u00e9rmica por la bomba de calor y entregada para uso final como calefacci\u00f3n o refrigeraci\u00f3n de espacios. En la ruta de flujo B, el proceso de conversi\u00f3n de energ\u00eda ocurre antes del almacenamiento, con la bomba de calor convirtiendo primero la energ\u00eda el\u00e9ctrica en energ\u00eda t\u00e9rmica en forma de agua caliente, que se almacena en un cilindro para uso dom\u00e9stico posterior. La ruta de flujo de energ\u00eda C muestra una secuencia mediante la cual el edificio en s\u00ed puede usarse como un acumulador de energ\u00eda t\u00e9rmica, que es precalentado o pre-enfriado por la bomba de calor antes de un per\u00edodo ocupado [5]<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Cada uno de estos enfoques para el almacenamiento y la gesti\u00f3n de energ\u00eda tiene sus propios desaf\u00edos t\u00e9cnicos para lograr la m\u00e1xima eficacia mientras se mantiene la comodidad y conveniencia del usuario final. Son estos desaf\u00edos los que proporcionan la motivaci\u00f3n para el proyecto REACT. Los tres sitios de demostraci\u00f3n que forman el n\u00facleo del proyecto brindar\u00e1n juntos una oportunidad \u00fanica para implementar estrategias avanzadas de control de respuesta a la demanda de energ\u00eda en una amplia gama de tipos de edificios y ubicaciones geogr\u00e1ficas. Durante el per\u00edodo de validaci\u00f3n del proyecto, la plataforma REACT basada en la nube constituir\u00e1 el punto central para recopilar informaci\u00f3n para evaluar y mejorar la soluci\u00f3n REACT ICT, combinada con comentarios interactivos de los participantes del proyecto. Los objetivos del proyecto incluyen un plan de replicaci\u00f3n para ampliar la soluci\u00f3n a fin de enfrentarse al desaf\u00edo de la independencia energ\u00e9tica a nivel de toda la isla. <\/p>\n\n\n\n

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Ilustraci\u00f3n <\/span><\/span>2<\/span><\/span>:<\/span><\/span> <\/span><\/span>Rutas de flujo de energ\u00eda desde la generaci\u00f3n hasta el uso final mediante bombas de calor con almacenamiento de energ\u00eda t\u00e9rmica o el\u00e9ctrica.<\/span><\/span> <\/span><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Comunicaci\u00f3n e interoperabilidad <\/h2>\n\n\n\n

Un elemento central de la soluci\u00f3n REACT ser\u00e1 el concepto de hogares conectados, que exploraremos m\u00e1s a fondo en publicaciones posteriores. <\/p>\n\n\n\n

Agradecimiento<\/h2>\n\n\n\n

Este proyecto ha recibido financiaci\u00f3n del programa de investigaci\u00f3n e innovaci\u00f3n Horizonte 2020 de la Uni\u00f3n Europea en virtud del Acuerdo de subvenci\u00f3n n\u00ba 824395. <\/p>\n\n\n\n

Autores <\/h2>\n\n\n\n

James Freeman, Research Engineer, Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V.<\/p>\n\n\n\n

Daniel Coakley, Senior Research Engineer, Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V.<\/p>\n\n\n\n

Referencias<\/h2>\n\n\n\n
  1. European Commission (2017). Clean energy for EU islands. https:\/\/ec.europa.eu\/energy\/topics\/renewable-energy\/initiatives-and-events\/clean-energy-eu-islands_en<\/a>.<\/li><\/ol>\n\n\n\n
    1. National Aeronautics and Space Administration (2019). Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications, Version 2. Meteorological data, Inis M\u00f3r. Retrieved from http:\/\/gmao.gsfc.nasa.gov\/reanalysis\/MERRA-2<\/a>.<\/li><\/ol>\n\n\n\n
      1. Meteoblue. (2019).  Modelled climate data for Isla Graciosa. Retrieved from https:\/\/www.meteoblue.com\/en\/weather\/historyclimate\/climatemodelled\/islagraciosa_espa%C3%B1a_2517127<\/a><\/li><\/ol>\n\n\n\n
        1. World Weather Online. (2019). Carloforte Historical Weather. Retrieved from https:\/\/www.worldweatheronline.com\/carloforte-weather-history\/sardegna\/it.aspx<\/a><\/li><\/ol>\n\n\n\n
          1. T. Sweetnam, M. Fell, E. Oikonomou, and T. Oreszczyn (2019). Domestic demand-side response with heat pumps: controls and tariffs. Building Research & Information 47(4), 344-361. https:\/\/www.tandfonline.com\/doi\/full\/10.1080\/09613218.2018.1442775<\/a><\/li><\/ol>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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